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基于酶的应用和制浆造纸过程打浆工段能耗高的特点,本论文采用纤维素酶、木聚糖酶和复合纤维素酶对竹浆酶促打浆进行了研究,综合比较各种酶对竹浆酶促打浆后打浆度和纸浆性能的影响,筛选出一种适合提高漂白硫酸盐竹浆打浆效率的酶制剂。探讨了优选酶酶促打浆的最佳工艺条件以及利用纤维分析仪、扫描电镜、比表面积测定仪、X-射线衍射、红外光谱等分析手段对酶促打浆的作用机理进行了研究。研究结果表明:
通过对酶处理后竹浆的PFI打浆能耗、强度性能和白度损失的对比,筛选出木聚糖酶Unifect100作为最佳酶制剂,且其最佳酶处理工艺为:浆浓4.0%,酶用量0.91U/g,酶处理时间60min,酶处理温度55℃,酶处理pH值8.5。在此条件下预处理浆料的效果:与对照浆相比,在相同的打浆转数(3000转)时,浆料的打浆度提高70SR以上;在达到相同的打浆度(45.0±1.00SR)时,能耗可降低23.6%。同时,纸浆抗张指数、耐破指数和撕裂指数分别提高了10.49%、8.33%和7.13%,酶处理后纸浆白度和不透明度没有明显变化,光散射系数下降了6.15%。
竹浆经木聚糖酶改性后再打浆,与对照浆相比,纸浆的纤维平均长度较长,长纤维的分布频率增加,短小纤维的数量减少,纤维均整性较好。通过对两种纸浆的保水值和红外光谱分析发现,经木聚糖酶处理后的竹浆,纤维吸水润胀程度高于对照浆。由此可知,由于在酶改性竹浆的过程中,木聚糖酶主要降解了细胞壁微细纤维间的填充物半纤维素,使细胞壁微细纤维间的结合力减弱,有利于细胞壁结构疏松和纤维的吸水润胀,从而使酶处理后的竹浆,在打浆过程中纤维帚化和细纤维化增多,纤维的切断作用减少,有利于打浆度和成纸强度的增加。
SEM分析结果表明,和对照浆相比,酶处理过的竹浆打浆后纤维分丝帚化程度高,纤维表面出现大量的层间分离,纤维交织更加紧密,孔隙较少。这证实了竹浆经木聚糖酶Unifect100后,其在打浆过程中打浆行为更好。
X-射线衍射分析结果表明,木聚糖酶Unifect100改性处理使纤维素的结晶度增大,说明酶改性条件下,酶解作用只要发生在纤维素无定形区域和半纤维素存在区域。